Підхід до чисельного моделювання просторового руху рідини з формуванням вільних газових включень в паливному баку в умовах космічного польоту - Пилипенко, О. В.; Смоленський, Д. Є.; Ніколаєв, О. Д.; Башлій, І. Д. (Космічна наука і технологія, 2024)
Маршові двигунні установки космічних ступенів ракет-носіїв за умов мікрогравітації забезпечують проведення кількох запусків – остановів рідинних ракетних двигунів, необхідні для реалізації програмних переміщень і контролю орієнтації космічного апарату у просторі. Під час пасивного польоту космічного ступеня (після зупинки його маршового двигуна) рідке паливо в баках продовжує рух в умовах мікрогравітації за інерцією, максимально віддаляючись від внутрішньобакових забірних пристроїв. При цьому газ наддуву витісняється до забірного пристрою, що створює потенційну можливість проникнення газу на вхід у двигун у кількостях, неприпустимих для надійної реалізації повторного запуску двигуна. У зв'язку з цим визначення параметрів руху рідини в паливних баках в умовах мікрогравітації є актуальною задачею, яка потребує вирішення при проектуванні рідинних ракетних двигунних установок. Розроблено підхід до теоретичного визначення параметрів руху границі поділу середовищ «газ – рідина» у порожнинах паливних баків сучасних космічних ступенів рідинних РН в умовах мікрогравітації. Підхід базується на використанні методу скінченних елементів, методу об’єму рідини та сучасних комп'ютерних засобів скінчено-елементного аналізу (САЕ-систем). Для умов пасивної ділянки польоту космічного ступеня РН виконано математичне моделювання просторового руху рідкого палива і вільних газових включень, що формуються, на основі якого визначено параметри руху і форми вільної поверхні рідини в баку, місце розташування газових включень. Щодо умов руху експериментального зразка паливного бака з рідиною в «кидковій вежі» ДП «КБ «Південне», призначеної для вивчення об'єктів космічної техніки в умовах мікрогравітації, виконано чисельне моделювання руху рідини у баку сфероподібної форми. Отримані в результаті математичного моделювання значення параметрів руху рідини та границі поділу середовищ «газ – рідина» задовільно узгоджуються з отриманими експериментальними даними. Використання розробленого підходу дозволить значно скоротити обсяг експериментального відпрацювання космічних ступенів РН, що проектуються.